EP0554772A1 - Feinbohrwerkzeug - Google Patents

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EP0554772A1
EP0554772A1 EP93101182A EP93101182A EP0554772A1 EP 0554772 A1 EP0554772 A1 EP 0554772A1 EP 93101182 A EP93101182 A EP 93101182A EP 93101182 A EP93101182 A EP 93101182A EP 0554772 A1 EP0554772 A1 EP 0554772A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
boring tool
fine boring
tool according
fine
piston
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
EP93101182A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP0554772B1 (de
Inventor
Wilfried Horsch
Walter Kieninger
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Walter Kieninger GmbH
Walter Kieninger GmbH Hartmetall und Diamantwerkzeugfabrik
Original Assignee
Walter Kieninger GmbH
Walter Kieninger GmbH Hartmetall und Diamantwerkzeugfabrik
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by Walter Kieninger GmbH, Walter Kieninger GmbH Hartmetall und Diamantwerkzeugfabrik filed Critical Walter Kieninger GmbH
Publication of EP0554772A1 publication Critical patent/EP0554772A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0554772B1 publication Critical patent/EP0554772B1/de
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23BTURNING; BORING
    • B23B29/00Holders for non-rotary cutting tools; Boring bars or boring heads; Accessories for tool holders
    • B23B29/03Boring heads
    • B23B29/034Boring heads with tools moving radially, e.g. for making chamfers or undercuttings
    • B23B29/03432Boring heads with tools moving radially, e.g. for making chamfers or undercuttings radially adjustable during manufacturing
    • B23B29/03457Boring heads with tools moving radially, e.g. for making chamfers or undercuttings radially adjustable during manufacturing by pivoting the tool carriers or by elastic deformation
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23QDETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q1/00Members which are comprised in the general build-up of a form of machine, particularly relatively large fixed members
    • B23Q1/0009Energy-transferring means or control lines for movable machine parts; Control panels or boxes; Control parts
    • B23Q1/0018Energy-transferring means or control lines for movable machine parts; Control panels or boxes; Control parts comprising hydraulic means

Definitions

  • the present invention relates to a fine boring tool, according to the preamble of claim 1.
  • Fine boring tools which have a standardized holding shank for holding in a machine-side holding spindle of holding devices in corresponding interfaces of machine tools.
  • the holding shank usually has a flange for defined contact with the holding of the processing device.
  • a cutting edge is used as the actual cutting tool, which is arranged in the end of the fine boring tool opposite the receiving shank and is fixed in a cutting edge holder.
  • the present invention is therefore based on the object to improve a fine boring tool of the type mentioned in such a way that a groove-free machined Workpiece surface is achieved and at the same time a tool fine adjustment is created with which the tool in the spindle can be adjusted in the clamped state.
  • the fine boring tool has an actuating device by means of which the cutting edge can be moved in the radial direction and has an adjusting device with which the actuating device can be adjusted.
  • the cutting edge can be moved radially immediately after the working process and thus disengages from the machined surface, so that the tool can be removed from the workpiece without touching it. Since the actuating device also brings about the infeed of the cutting edge, adjusting the actuating device by means of the adjusting device ensures that this cutting edge infeed path can be set exactly, so that a corresponding machining accuracy can again be achieved.
  • the actuating device has a piston which is axially movable in the tool and can accordingly be acted upon with a pressure medium and can be moved together with a pull rod.
  • a cutting edge displacement device is advantageously provided which moves the cutting edge in the radial direction when acted upon by the pull rod.
  • the actuating device is also advantageously constructed so that the piston is connected to the pull rod via a bearing shaft which engages in a threaded bushing from one side and is connected to the piston and via a threaded bolt which engages in the threaded bushing from the other side.
  • the adjusting device of the fine boring tool is advantageously designed such that it has an adjusting ring which can be rotated about the axis of the receiving shaft, the rotation of which is transmitted by means of a transmission device into a translatory movement of the pull rod parallel to the axis, the axis of the receiving shaft coinciding with the axis of rotation of a machine-side working spindle .
  • an adjustment possibility is achieved in a particularly simple manner.
  • this has at least one inwardly projecting cam which can be brought into engagement with an adjusting wheel which is connected to the threaded bushing, which is rotatably arranged and axially movable together with the piston.
  • the threaded bolt engaging in the threaded bushing can be set into axial movement by rotating the threaded bushing, as a result of which a rotation of the adjusting ring is converted into an axial movement in a simple manner.
  • the adjusting wheel advantageously has a plurality of cams which can be brought into engagement with the cam of the adjusting ring, so that a defined and simple transmission of movement is possible here.
  • the adjusting wheel preferably has six cams, which are regularly distributed around the circumference, so that a full rotation of the adjusting ring corresponds to a rotation of the adjusting wheel of 1/6 or 60 o .
  • cams are also free, so that depending on the necessary fine tuning, more or fewer cams can be regularly distributed on the adjusting wheel.
  • this has at least one protruding pin or pin on its outer circumference. This then also serves as a marking so that the operator can determine when he has made one revolution of the adjusting ring.
  • the adjusting ring has a cam on its inner circumference.
  • a plurality of cams for example two or three, can also be provided, so that a half or a third turn of the adjusting ring leads to actuation of the adjusting wheel, that is to say that the adjusting wheel is moved further by one cam.
  • the pull rod advantageously has a bevel which is in engagement with the cutting edge displacement device.
  • This has the advantage that the movement of the cutter displacing device can be controlled via this incline.
  • the Drawbar a radial displacement of the cutting offset device, wherein a correspondingly large or small offset value can advantageously be selected depending on the inclination of the slope.
  • the inclination corresponds to an angle that is freely selectable with the axis of rotation of the tool.
  • An inclination of the incline ie an angle of 2 o with respect to the tool axis, is preferably provided.
  • the latter advantageously has a ball which comes into contact with the pull rod.
  • the ball can be ground.
  • the cutting offset device furthermore has a torsion short clamp holder to which the cutting edge is attached.
  • this actuation takes place by means of coolant pressure which acts on the piston which is movable in the tool axis direction.
  • the fine boring tool can be designed so that a spring force acting on the piston is overcome by the coolant pressure, so that the piston can move in the direction opposite to the fault force. The speed of this movement therefore depends on the pressure or pressure build-up in the coolant.
  • the supply of the coolant acting on the piston to the flange can advantageously take place in that corresponding channels are formed.
  • the coolant acting on the piston can also be supplied via a central bore in the receiving shaft.
  • a liquid can be used as the coolant.
  • This liquid can be, for example, the coolant and / or lubricant necessary for processing.
  • air can also be used as a coolant in a particularly environmentally friendly manner.
  • an actuating device for rotating the adjusting ring can act on the pin or pin of the adjusting ring, so that the adjustment of the fine boring tool can be controlled from the outside.
  • a control or regulating circuit with an integrated measuring station connected to the tool is advantageously used, which causes a corresponding rotation of the work spindle when the pin is fixed.
  • the actuating device can preferably also be carried out when the spindle is rotating and not only when it is stationary, which enables the tool to be withdrawn reliably and without scoring.
  • Fig. 1 shows a fine boring tool 1 according to the invention in a sectional view, with a receiving shank 3, which preferably has external standardized dimensions.
  • the receiving shaft 3 is not shown entirely due to the simplification. It is used for receiving in a corresponding tool holder of a processing device and has a flange 5 which is arranged at a defined distance from the receiving shaft 3, so that a defined stop position of the fine boring tool is formed in the tool holder of the processing device.
  • the flange 5 has an annular groove 6, which is used to be gripped by gripper devices provided on the processing device, for example for performing an automatic tool change.
  • the flange 5 is formed in one piece with the receiving shaft 3.
  • the fine boring tool 1 also has a cutting element base body 7, which can be removed on the Receiving shaft 3 is fixed by means of screw bolts 9.
  • a torsion short clamp holder 11 is provided in the cutting element base body 7 and holds a cutting edge 13.
  • the cutting edge 13 is in the form of a cutting plate.
  • the axial position of the cutting edge 13 can be adjusted by means of a screw 15 in order to ensure an exactly set axial position of the cutting edge 13.
  • the cutting edge is raised radially by means of an actuating device, for which purpose the actuating device has the following elements.
  • a piston 19 which is designed to be slidable in the axial direction.
  • the piston has an extension 21 which extends in the direction of the receiving shaft 3 and into it.
  • a stop ring 23 is detachably screwed onto the end of the extension 21 by means of a screw 25 and forms a stop for a compression spring 27.
  • a further stop ring 29 is provided, which is axially fixed in the bore 17 by means of a locking ring 30.
  • a spacer 31 is also arranged, with which a correspondingly different spring force of the compression spring 27 can be generated depending on the width.
  • a bearing shaft 33 is rotatably supported in the piston 19 by means of a corresponding bearing 34.
  • the bearing shaft also has a flange 35, which generates an axial fixing of the bearing shaft 33.
  • the bearing shaft 33 is on her screwed free end into a threaded bush 37.
  • the threaded bush 37 can be moved in the axial direction together with the piston 19 and can, however, rotate about its axis.
  • a threaded bolt 39 is screwed in from the other side of the threaded bush 37, which in turn is axially movable and is prevented from rotating by means of a locking device 41.
  • the threaded bolt has a bolt head 43 which is larger in diameter than its threaded rod 44.
  • the bolt head 43 is in engagement with a pull rod 45 which extends in the axial direction through the cutting element base body 7 and is in operative connection with a cutting edge displacement device 47 .
  • the pull rod has a beveled area or bevel 49, which is inclined by an angle a with respect to the axis of rotation of the fine boring tool 1. Due to the axial movement of the pull rod 45, the cutting displacement device 47 is moved in the radial direction, the bevel 49 sliding past it.
  • the cutting displacement device 47 has a ball 50 which is in engagement with a bolt 51 which presses on the torsion short clamp holder 11.
  • the angle a of the bevel 49 can be chosen freely so that corresponding radial displacement paths of the cutting edge displacement device 47 can be selected.
  • the pressure medium pressure overcomes the spring force of the compression spring 27, so that the piston 19 can move in the axial direction and thus the push rod 45 moves and so the cutting edge 13 or the torsion clamp holder 11 moves in the radial direction and thus the cutting edge lifts off.
  • the fine boring tool 1 has an adjusting device 57, which is also shown in particular in FIG. 2.
  • the adjusting device 57 has an adjusting ring 59, which is arranged so as to be rotatable about the axis of rotation of the fine boring tool 1 in the axial direction.
  • the adjusting ring 59 has an inwardly projecting cam 61 which can be brought into engagement with an adjusting wheel 63.
  • the adjusting wheel 63 is in engagement with the threaded bushing 37 via a keyway connection, so that the threaded bushing 37 with respect to the Adjusting wheel 63 is axially movable.
  • the adjusting wheel 63 also has six cams 65, which are regularly arranged on the adjusting wheel 63 and distributed around the circumference.
  • the cam 61 comes into engagement with one of the cams 65 of the adjusting wheel 63, and moves the adjustment wheel with it.
  • the number of cams 65 on the adjusting wheel is not fixed at six cams, but the adjusting wheel 63 can also have more or fewer cams, depending on the requirement for the fine adjustment of the fine boring tool. Furthermore, a plurality of inner cams 61 can also be provided, so that, for example, with two cams only half a revolution of the adjusting ring 59 has to be carried out.
  • the latter has an outwardly projecting pin or pin 66, which at the same time also serves as a marking for the position of the adjusting ring 53.
  • a pressure medium or coolant channel 67 which can be blocked with an overflow valve, is also provided, into which, from a certain pressure, opening the Overflow valve 69 coolant is fed, after which it is discharged into the area of the cutting edge.
  • the piston 19 with the bearing shaft 33, threaded bush 37, threaded bolt 39 and pull rod 45 lie against the rear due to the spring force of the compression spring 27.
  • the torsion short clamp holder 11 is thus in the retracted cutting position.
  • the piston adjustment path can be adjusted via a tuning disk 71 when the tool is installed. Due to the movement of the piston, together with the pull rod 45, the cutting edge is moved to the drilling position.
  • the coolant pressure is switched off and depressurized.
  • the pull rod 45 is brought back into the starting position by means of the spring return force via the piston 19.
  • the cutting edge is then lifted off the workpiece.
  • the tool 1 is moved back from the bore into the starting position without contact between the cutting edge and the workpiece surface. This can reliably prevent scoring on the machined surface.
  • the fine cutting adjustment by means of the adjusting device 57 can be carried out manually in a simple manner in the example shown.
  • the fine adjustment can also be carried out by an appropriate automatic device. For example, this can be done by entering it manually Machine via a jog control.
  • the fine adjustment option can be automated by embedding the machining of a workpiece in a control and regulating circuit with an integrated measuring station.
  • a fine boring tool is thus created in a simple manner, in which groove-free machining is ensured with a corresponding machining surface and an exact fine adjustment of the cutting edge in the tool holder is made possible.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)
  • Drilling And Boring (AREA)

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Feinbohrwerkzeug mit einem Aufnahmeschaft (3), der einen Flansch (5) aufweist, einer Schneidenhalterung (11) zur Aufnahme einer Schneide (13), die in den dem Aufnahmeschaft (3) gegenüberliegenden Endbereich des Feinbohrwerkzeugs (1) angeordnet ist. Das Feinbohrwerkzeug zeichnet sich dadurch aus, daß die Schneide (13) mittels einer Betätigungseinrichtung in radialer Richtung bewegbar ist, und die Betätigungseinrichtung mittels einer Verstelleinrichtung (57) einstellbar ist. Hierdurch wird erreicht, daß die bearbeitete Werkstückoberfläche riefenfrei ist und gleichzeitig eine Werkzeugfeineinstellung ermöglicht wird, mit der das Werkzeug in der maschinenseitigen Aufnehmespindel im gespannten Zustand einstellbar ist. <IMAGE>

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Feinbohrwerkzeug, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Es sind Feinbohrwerkzeuge bekannt, die einen genormten Aufnahmeschaft zur Aufnahme in einer maschinenseitigen Aufnahmespindel von Aufnahmen in entsprechenden Schnittstellen von Werkzeugmaschinen aufweisen. Der Aufnahmeschaft weist üblicherweise einen Flansch zur definierten Anlage an die Aufnahme der Bearbeitungsvorrichtung auf.
  • Als eigentliches spanabhebendes Werkzeug wird eine Schneide verwendet, die in dem dem Aufnahmeschaft gegenüberliegenden Ende des Feinbohrwerkzeugs angeordnet und in einer Schneidenhalterung festgelegt ist.
  • Bei der Feinbearbeitung eines Loches, in der Regel eines Sackloches, ergeben sich beim Herausfahren des Werkzeugs aus dem Loch nach erfolgter Bearbeitung Riefen in der bearbeiteten Fläche, da die Schneide noch in Eingriff mit der bearbeiteten Fläche steht.
  • Weiterhin hat sich bei Untersuchungen ergeben, daß bei Werkzeugwechsel eine zufriedenstellende Wiederholgenauigkeit bei Kegelschaftwerkzeugen nicht gegeben ist und eine Werkzeugeinstellung in der Spindel im gespannten Zustand bei entsprechenden Anforderungen der Bearbeitungsgenauigkeit erforderlich ist.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Feinbohrwerkzeug der eingangs genannten Art derart zu verbessern, daß eine riefenfreie bearbeitete Werkstückoberfläche erzielt wird und gleichzeitig eine Werkzeugfeineinstellung geschaffen wird, mit der das Werkzeug in der Spindel im gespannten Zustand einstellbar ist.
  • Erfindungsgemäß weist das Feinbohrwerkzeug eine Betätigungseinrichtung auf, mittels der die Schneide in radialer Richtung bewegbar ist und weist eine Verstelleinrichtung auf, mit der die Beätigungseinrichtung einstellbar ist.
  • Dadurch wird erreicht, daß die Schneide unmittelbar nach dem Arbeitsvorgang radial bewegt werden kann und somit außer Eingriff kommt mit der bearbeiteten Fläche, so daß das Werkzeug von dem Werkstück entfernt werden kann, ohne dieses zu berühren. Da die Betätigungseinrichtung auch die Zustellung der Schneide bewirkt, wird durch Einstellen der Betätigungseinrichtung mittels der Verstelleinrichtung erreicht, daß dieser Schneidenzustellweg exakt eingestellt werden kann, so daß eine entsprechende Bearbeitungsgenauigkeit wiederum erzielbar ist.
  • Dies ist besonders bei einer Bearbeitungsvorrichtung von Vorteil, bei der ein automatischer Werkzeugwechsel stattfindet.
  • Vorteilhafterweise weist die Betätigungseinrichtung einen axial in dem Werkzeug beweglichen Kolben auf, der mit einem Druckmittel entsprechend beaufschlagbar und zusammen mit einer Zugstange bewegbar ist. Weiterhin ist vorteilhafterweise eine Schneidenversetzeinrichtung vorgesehen, die bei Beaufschlagung durch die Zugstange die Schneide in radialer Richtung bewegt.
  • Die Betätigungseinrichtung ist weiterhin vorteilhafterweise so aufgebaut, daß der Kolben über eine in eine Gewindebuchse von der einen Seite eingreifende, mit dem Kolben verbundene Lagerwelle und über einen Gewindebolzen, der von der anderen Seite in die Gewindebuchse eingreift, mit der Zugstange verbunden ist.
  • Vorteilhafterweise ist die Verstelleinrichtung des Feinbohrwerkzeuges so ausgebildet, daß sie einen um die Achse des Aufnahmeschafts drehbaren Verstellring aufweist, dessen Drehung mittels einer Übertragungseinrichtung in eine zur Achse parallele translatorische Bewegung der Zugstange übertragen wird, wobei die Achse des Aufnahmeschafts mit der Drehachse einer maschinenseitigen Arbeitsspindel zusammenfällt. Hierbei wird auf besonders einfache Weise eine Verstellmöglichkeit erreicht.
  • Zum einfachen Übertragen einer Drehbewegung des Verstellrings weist dieser wenigstens einen nach innen vorspringenden Nocken auf, der in Eingriff bringbar ist mit einem Verstellrad, das mit der Gewindebuchse verbunden ist, die drehbar und zusammen mit dem Kolben axial bewegbar angeordnet ist.
  • Der in die Gewindebuchse eingreifende Gewindebolzen ist durch Drehung der Gewindebuchse in axiale Bewegung versetzbar, wodurch eine Drehung des Verstellrings auf einfache Weise in eine axiale Bewegung umgesetzt wird.
  • Wird dabei das Verstellgewinde der Gewindebuchse in seiner Steigung frei gewählt, so kann auf vorteilhafte Weise ein unterschiedlicher radialer Verstellweg erreicht werden, wodurch eine unterschiedliche bzw. variable Schneidenanhebung erzielt wird.
  • Das Verstellrad weist vorteilhafterweise eine Mehrzahl von Nocken auf, die in Eingriff bringbar sind mit dem Nocken des Verstellrings, so daß hierbei eine definierte und einfache Bewegungsübertragung möglich ist.
  • Bevorzugt weist das Verstellrad sechs Nocken auf, die regelmäßig im Umfang verteilt angeordnet sind, so daß einer vollen Umdrehung des Verstellrings eine Drehung des Vertstellrades von 1/6 oder 60o entspricht.
  • Die Wahl der Anzahl der Nocken ist ebenfalls frei, so daß je nach notwendiger Feinabstimmung mehr oder weniger Nocken regelmäßig verteilt am Verstellrad vorgesehen werden können.
  • Zum einfachen Ergreifen des Verstellrings weist dieser an seinem Außenumfang wenigstens einen vorstehenden Zapfen oder Stift auf. Dieser dient dann zusätzlich als Markierung, damit die Bedienungsperson feststellen kann, wann sie eine Umdrehung des Verstellrings ausgeführt hat.
  • In der obenbeschriebenen bevorzugten Ausführungsform weist der Verstellring einen Nocken an seinem Innenumfang auf. Es kann aber auch eine Mehrzahl von Nocken, beispielsweise zwei oder drei, vorgesehen sein, so daß eine halbe oder eine Drittelumdrehung des Verstellrings zu einer Betätigung des Verstellrades führt, das heißt, daß das Verstellrad um einen Nocken weiterbewegt wird.
  • Vorteilhafterweise weist die Zugstange an ihrem dem Vorderende des Feinbohrwerkzeugs zugeordneten Ende eine Schräge auf, die in Eingriff steht mit der Schneidenversetzeinrichtung. Dies hat den Vorteil, daß über diese Schräge die Bewegung der Schneidenversetzeinrichtung gesteuert werden kann. Beim axialen Bewegen der Zugstange entlang der Schneidenversetzeinrichtung übt somit die Zugstange eine radiale Verschiebung der Schneidenversetzeinrichtung aus, wobei vorteilhafterweise je nach Neigung der Schräge ein entsprechend großer oder kleiner Versetzwert vorgewählt werden kann. Die Neigung entspricht einem mit der Drehachse des Werkzeugs eingeschlossenen Winkel, der frei wählbar ist.
  • Vorzugsweise wird eine Neigung der Schräge, d.h. ein Winkel von 2o gegenüber der Werkzeugachse vorgesehen.
  • Um auf vorteilhafte Weise ein gutes Gleiten der Zugstange an der Schneidenversetzeinrichtung zu gewährleisten, weist diese vorteilhafterweise eine Kugel auf, die in Berührung mit der Zugstange kommt. Dabei kann die Kugel angeschliffen sein.
  • Vorteilhafterweise weist die Schneidenversetzeinrichtung weiterhin einen Torsionskurzklemmhalter auf, an dem die Schneide befestigt ist.
  • Zur schnellen Übertragung einer Antriebskraft bzw. Betätigungskraft auf die Betätigungseinrichtung erfolgt diese Betätigung mittels Kühlmitteldruck, der an dem in Werkzeugachsrichtung bewegbaren Kolben angreift. Das Feinbohrwerkzeug kann dabei so ausgelegt sein, daß eine an dem Kolben angreifende Federkraft durch den Kühlmitteldruck überwunden wird, so daß der Kolben sich in die der Fehlkraft entgegengesetzte Richtung bewegen kann. Die Schnelligkeit dieser Bewegung hängt somit von dem Druck bzw. Druckaufbau im Kühlmittel ab.
  • Weiterhin kann auf vorteilhafte Weise die Zufuhr des den Kolben beaufschlagenden Kühlmittels am Flansch erfolgen, indem entsprechende Kanäle ausgebildet sind.
  • Alternativ hierzu kann die Zufuhr des den Kolben beaufschlagenden Kühlmittels auch über eine zentrale Bohrung im Aufnahmeschaft erfolgen.
  • In einem einfachen Fall kann als Kühlmittel eine Flüssigkeit verwendet werden. Diese Flüssigkeit kann beispielsweise das bei der Bearbeitung notwendige Kühl- und/oder Schmiermittel sein.
  • Alternativ hierzu kann besonders umweltschonend auch Luft als Kühlmittel Verwendung finden.
  • In einer weiterhin vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Feinbohrwerkzeugs kann an dem Zapfen oder Stift des Verstellrings eine Betätigungseinrichtung zur Drehung des Verstellrings angreifen, so daß die Verstellung des Feinbohrwerkzeugs von außen steuerbar ist. Hierbei wird vorteilhafterweise ein mit dem Werkzeug verbundender Steuer- bzw. Regelkreis mit integrierter Meßstation verwendet, der bei festgelegtem Stift eine entsprechende Drehung der Arbeitsspindel hervorruft.
  • Dies führt dazu, daß eine Feineinstellung auf das genaueste durchgeführt werden kann, wobei durch die motorenbetriebene Verstellung auch eine entsprechend hohe Geschwindigkeit beim Verstellen erreicht wird.
  • Vorzugsweise kann die Betätigungseinrichtung auch bei drehender und nicht nur bei stehender Spindel erfolgen, was ein zuverlässiges und riefenfreies Zurückziehen des Werkzeugs ermöglicht.
  • Es besteht auch die einfache Möglichkeit einer manuellen Betätigung der Verstelleinrichtung.
  • Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnung. Darin zeigt:
  • Fig. 1
    eine Schnittansicht auf eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Feinbohrwerkzeugs; und
    Fig. 2
    eine Schnittansicht gemäß der Linie II-II von Fig. 1.
  • Fig. 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Feinbohrwerkzeug 1 in Schnittansicht, mit einem Aufnahmeschaft 3, der vorzugsweise äußere genormte Abmessungen aufweist.
  • Der Aufnahmeschaft 3 ist aufgrund der Vereinfachung nicht ganz dargestellt. Er dient zur Aufnahme in eine entsprechende Werkzeugaufnahme einer Bearbeitungsvorrichtung und weist einen Flansch 5 auf, der in einem definierten Abstand zum Aufnahmeschaft 3 angeordnet ist, so daß eine definierte Anschlagposition des Feinbohrwerkzeugs in der Werkzeugaufnahme der Bearbeitungsvorrichtung gebildet wird.
  • Der Flansch 5 weist eine Ringnut 6 auf, die dazu dient, von an der Bearbeitungsvorrichtung vorgesehenen Greifereinrichtungen erfaßt zu werden, beispielsweise zum Durchführen eines automatischen Werkzeugwechsels.
  • Im Beispielsfalle ist der Flansch 5 einstückig mit dem Aufnahmeschaft 3 ausgebildet.
  • Das Feinbohrwerkzeug 1 weist weiterhin einen Schneidelement-Grundkörper 7 auf, der entfernbar an dem Aufnahmeschaft 3 mittels Schraubenbolzen 9 festgelegt ist.
  • Im Schneidelement-Grundkörper 7 ist ein Torsionskurzklemmhalter 11 vorgesehen, der eine Schneide 13 aufnimmt. Die Schneide 13 ist in Form einer Schneidplatte ausgebildet.
  • Die axiale Lage der Schneide 13 kann eingestellt werden mittels einer Schraube 15, um eine exakt eingestellte axiale Position der Schneide 13 sicherzustellen.
  • In Betrieb wird die Schneide radial mittels einer Betätigungseinrichtung abgehoben, wozu die Betätigungseinrichtung folgende Elemente aufweist.
  • In einer Bohrung 17, die in dem Feinbohrwerkzeug 1 ausgebildet ist, ist ein Kolben 19 vorgesehen, der gleitbeweglich in Axialrichtung ausgebildet ist. Der Kolben weist einen Ansatz 21 auf, der sich in Richtung des Aufnahmeschafts 3 und in diesen hinein erstreckt. Auf das Ende des Ansatzes 21 ist ein Anschlagring 23 mittels einer Schraube 25 lösbar aufgeschraubt und bildet einen Anschlag für eine Druckfeder 27. Zur Erzeugung des Druckes ist ein weiterer Anschlagring 29 vorgesehen, der in der Bohrung 17 mittels eines Sicherungsrings 30 axial festgelegt ist. Zwischen dem einen Anschlagring 23 und dem anderen Anschlagfring 29 ist weiterhin ein Distanzstück 31 angeordnet, mit dem je nach Breite eine entsprechende unterschiedliche Federkraft der Druckfeder 27 erzeugt werden kann.
  • Im Kolben 19 ist eine Lagerwelle 33 drehbar mittels entsprechendem Lager 34 gelagert. Die Lagerwelle weist weiterhin einen Flansch 35 auf, der eine axiale Festlegung der Lagerwelle 33 erzeugt. Die Lagerwelle 33 ist an ihrem freien Ende in eine Gewindebuchs 37 eingeschraubgt. Die Gewindebuchse 37 ist in Axialrichtung zusammen mit dem Kolben 19 bewegbar und kann sich jedoch um ihre Achse drehen.
  • Von der anderen Seite der Gewindebuchse 37 ist ein Gewindebolzen 39 eingeschraubt, der wiederum axial beweglich ist und an einer Drehung mittels einer Arretiereinrichtung 41 gehindert wird.
  • Der Gewindebolzen weist hierzu einen Bolzenkopf 43 auf, der in seinem Durchmesser größer ist als seine Gewindestange 44. Der Bolzenkopf 43 steht in Eingriff mit einer Zugstange 45, die sich in Axialrichtung durch den Schneidelement-Grundkörper 7 erstreckt und in Wirkverbindung steht mit einer Schneidenversetzeinrichtung 47.
  • An ihrem vorderen Ende weist die Zugstange einen abgeschrägten Bereich bzw. eine Schräge 49 auf, die um einen Winkel a gegenüber der Drehachse des Feinbohrwerkzeugs 1 geneigt ist. Aufgrund der Axialbewegung der Zugstange 45 wird die Schneidenversetzeinrichtung 47 in radialer Richtung bewegt, wobei die Schräge 49 an ihr vorbeigleitet.
  • Zum reibungsarmen Gleiten weist hierzu die Schneidenversetzeinrichtung 47 eine Kugel 50 auf, die in Eingriff steht mit einem Bolzen 51, der auf den Torsionskurzklemmhalter 11 drückt.
  • Der Winkel a der Schräge 49 kann frei gewählt werden, so daß entsprechende radiale Versetzwege der Schneidenversetzeinrichtung 47 gewählt werden können.
  • Zur axialen Bewegung der mit dem Kolben 19 verbundenen Zugstange 45 wird im Beispielsfalle eine Kühlmitteldruck an einer Seite 53 des Kolbens 19 angelegt. Hierzu sind Druckmittelkanäle 55 und 56 vorgesehen, die in Verbindung stehen mit einer entsprechenden Druckmittelquelle (nicht dargestellt), die vorteilhafterweise einen steuerbaren Druckmitteldruck erzeugt.
  • Der Druckmitteldruck bewirkt eine Überwindung der Federkraft der Druckfeder 27, so daß sich der Kolben 19 in Axialrichtung bewegen kann und damit die Druckstange 45 sich bewegt und so die Schneide 13 bzw. den Torsionskurzklemmhalter 11 in radialer Richtung bewegt und damit die Schneide abhebt.
  • Wie sich bei Untersuchungen gezeigt hat, ist es notwendig, um eine exakte und wiederholte Feineinstellung des Feinbohrwerkzeugs sicherzustellen, daß die Lage der Zugstange 45, bezogen auf den Kolben 19, einstellbar ist. Hierzu weist das Feinbohrwerkzeug 1 eine Verstelleinrichtung 57 auf, die auch insbesondere in Fig. 2 dargestellt ist. Die Verstelleinrichtung 57 weist einen Verstellring 59 auf, der in Axialrichtung festgelegt drehbar um die Drehachse des Feinbohrwerkzeugs 1 angeordnet ist.
  • Wie aus Fig. 2 ersichtlich, weist der Verstellring 59 einen nach innen vorspringenden Nocken 61 auf, der in Eingriff bringbar ist mit einem Verstellrad 63. Das Verstellrad 63 steht über eine Keilnutverbindung in Eingriff mit der Gewindebuchse 37, so daß die Gewindebuchse 37 bezüglich des Verstellrades 63 axial bewegbar ist.
  • Das Verstellrad 63 weist weiterhin sechs Nocken 65 auf, die regelmäßig am Umfang verteilt am Verstellrad 63 angeordnet sind. Bei Drehung des Verstellrings 59 kommt der Nocken 61 in Eingriff mit einem der Nocken 65 des Verstellrades 63, und bewegt das Verstellrad mit.
  • Bei der Kombination von einem inneren Nocken 61 vom Verstellring 59 und sechs Nocken 65 am Verstellrad 63 ergibt sich, daß bei einer Umdrehung des Verstellrings 59, d.h. einer Umdrehung um 360o, das Verstellrad 63 um 1/6 einer vollen Umdrehung, d.h. 60o, gedreht wird.
  • Die Anzahl der Nocken 65 am Verstellrad ist jedoch nicht auf sechs Nocken festgelegt, sondern das Verstellrad 63 kann auch mehr oder weniger Nocken aufweisen, je nach Anforderung an die Feineinstellung des Feinbohrwerkzeugs. Weiterhin können auch mehrere innere Nocken 61 vorgesehen werden, so daß beispielsweise bei zwei Nocken nur eine halbe Umdrehung des Verstellrings 59 durchgeführt werden muß.
  • Zum Betätigen des Verstellrings 59 weist dieser einen nach außen vorspringenden Zapfen oder Stift 66 auf, der gleichzeitig auch als Markierung für die Lage des Verstellrings 53 dient.
  • Aus der vorhergehenden Beschreibung wird ersichtlich, daß bei Drehen des Verstellrings 59 zur Einstellung des Werkzeugs das Verstellrad 63 gedreht wird, das seinerseits die Gewindebuchse 37 dreht. Hierbei erfolgt eine Relativbewegung zwischen Gewindebuchse 37 und Gewindebolzen 39, da dieser am Drehen gehindert ist. Je nach Drehrichtung des Verstellrads 63 bewegt sich somit der Gewindebolzen 39 in die eine oder andere Richtung und bewegt somit gleichzeitig die Zugstange in die entsprechende Richtung.
  • In dem Kolben 19 ist weiterhin ein mit einem Überströmventil blockierbarer Druckmittel- bzw. Kühlmittelkanal 67 vorgesehen, in den ab einem gewissen Druck durch Öffnen des Überströmventils 69 Kühlmittel eingespeist wird, wonach es in den Bereich der Schneide ausgegeben wird.
  • Der Funktionsablauf des Werkzeugs ergibt sich folgendermaßen.
  • In Ruhestellung des Werkzeugs liegen der Kolben 19 mit Lagerwelle 33, Gewindebuchse 37, Gewindebolzen 39 und Zugstange 45, aufgrund der Federkraft der Druckfeder 27 hinten an. Der Torsionskurzklemmhalter 11 befindet sich somit in eingezogener Schneidenposition. Durch Zuführung von Kühlmittel mit einem vorbestimmten Druck wird die Federrückstellkraft überbrückt und der Kolben 19 fährt aus. Der Kolbenverstellweg ist bei Montage des Werkzeugs über eine Abstimmscheibe 71 einstellbar. Durch die Bewegung des Kolbens, zusammen mit der Zugstange 45, wird somit die Schneide auf Bohrposition zugestellt.
  • Nach Bearbeitung wird der Kühlmitteldruck abgeschaltet und drucklos entlastet. Dadurch wird die Zugstange 45 über den Kolben 19 mittels Federrückstellkraft wieder in Ausgangsstellung gebracht. Die Schneide wird daraufhin vom Werkstück abgehoben. Im Eilrücklauf wird das Werkzeug 1 aus der Bohrung in die Ausgangsstellung zurückgefahren, ohne daß eine Berührung zwischen Schneide und Werkstückoberfläche erfolgt. Damit können sicher Riefen an der bearbeiteten Fläche verhindert werden.
  • Die Schneidenfeineinstellung mittels der Verstelleinrichtung 57 kann im dargestellten Beispielsfalle auf einfache Weise manuell durchgeführt werden.
  • Jedoch kann die Feineinstellung auch durch eine entsprechende automatische Vorrichtung erfolgen. Beispielsweise kann dies durch eine manuelle Eingabe an der Maschine über eine Tippsteuerung erfolgen. Die Feineinstellmöglichkeit kann automatisiert werden, indem die Bearbeitung eines Werkstücks in einen Steuer- und Regelkreis mit integrierter Meßstation eingebettet werden.
  • Somit wird auf einfache Weise ein Feinbohrwerkzeug geschaffen, bei dem ein riefenfreies Bearbeiten bei einer entsprechenden Bearbeitungsfläche sichergestellt wird und eine exakte Feineinstellung der Schneide im Werkzeughalter ermöglicht wird.

Claims (23)

  1. Feinbohrwerkzeug (1) mit
    einem Aufnahmeschaft (3), der einen Flansch (5) aufweist,
    einer Schneidenhalterung (11) zur Aufnahme einer Schneide (13), die in dem dem Aufnahmeschaft (3) gegenüberliegenden Endbereich des Feinbohrwerkzeugs (1) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneide (13) mittels einer Betätigungseinrichtung in radialer Richtung bewegbar ist, und die Betätigungseinrichtung mittels einer Verstelleinrichtung (57) einstellbar ist.
  2. Feinbohrwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungseinrichtung einen axial in dem Werkzeug beweglichen Kolben (19) aufweist, der mit einem Druckmittel entsprechend beaufschlagbar ist, und zusammen mit einer Zugstange (45) bewegbar ist, und
    daß eine Schneidenversetzeinrichtung (47) vorgesehen ist, die bei Beaufschlagung durch die Zugstange (45) die Schneide (13) in radialer Richtung bewegt.
  3. Feinbohrwerkzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (19) über eine in eine Gewindebuchse (37) von der einen Seite eingreifende, mit dem Kolben (19) verbundene Lagerwelle (33), und über einen Gewindebolzen (39), der von der anderen Seite in die Gewindebuchse (37) eingreift, mit der Zugstange (45) verbunden ist.
  4. Feinbohrwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstelleinrichtung (57) einen um die Achse des Aufnahmeschafts drehbaren Verstellring (59) umfaßt, dessen Drehung mittels einer Übertragungseinrichtung in eine zur Achse parallele translatorische Bewegung der Zugstange (45) übertragen wird, wobei die Achse des Aufnähmeschafts (3) mit der Drehachse einer maschinenseitigen Arbeitsspindel zusammenfällt.
  5. Feinbohrwerkzeug nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstellring (59) wenigstens einen nach innen vorspringenden Nocken (61) aufweist, der in Eingriff bringbar ist mit einem Verstellrad (63), das mit der Gewindebuchse (37) verbunden ist, die drehbar und axial zusammen mit dem Kolben (19) bewegbar angeordnet ist.
  6. Feinbohrwerkzeug nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der in die Gewindebuchse (37) eingreifende Gewindebolzen (39) durch Drehung der Gewindebuchse (37) in axiale Bewegung versetzbar ist.
  7. Feinbohrwerkzeug nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Verstellgewinde der Gewindebuchse (37) in seiner Steigerung frei wählbar ist.
  8. Feinbohrwerkzeug nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Verstellrad (63) eine Mehrzahl von Nocken (65) aufweist, die in Eingriff bringbar sind mit dem inneren Nocken (61) des Verstellrings (51).
  9. Feinbohrwerkzeug nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Verstellrad (63) sechs Nocken (65) aufweist, die regelmäßig im Umfang verteilt angeordnet sind.
  10. Feinbohrwerkzeug nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstellring (59) an seinem Außenumfang wenigstens einen vorspringenden Zapfen oder Stift (66) aufweist.
  11. Feinbohrwerkzeug nach einem der Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugstange (45) an ihrem dem vorderen Ende des Feinbohrwerkzeugs (1) zugeordneten Ende eine Schräge (49) aufweist, die in Eingriff steht mit der Schneidenversetzeinrichtung (47).
  12. Feinbohrwerkzeug nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Schräge (49) einen Winkel (a) mit der Drehachse des Feinbohrwerkzeugs (1) einschließt, der frei wählbar ist.
  13. Feinbohrwerkzeug nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel (a) im wesentlichen 2o beträgt.
  14. Feinbohrwerkzeug nach einem der Ansprüche 2 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneidenversetzeinrichtung (47) einen Drehkörper, insbesondere eine Kugel (50) unter Anlage an die Zugstange (45) aufweist.
  15. Feinbohrwerkzeug nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugel (50) angeschliffen ist.
  16. Feinbohrwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegung der Schneide (13) mittels Kühlmitteldruck erfolgt, der an dem in Werkzeugachsrichtung bewegbaren Kolben (19) angreift.
  17. Feinbohrwerkzeug nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Zufuhr des den Kolben (19) beaufschlagenden Kühlmittels bzw. Druckmittels am Flansch (5) erfolgt.
  18. Feinbohrwerkzeug nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Zufuhr des den Kolben (19) beaufschlagenden Druck- bzw. Kühlmittels über eine zentrale Bohrung (73) im Aufnahmeschaft (3) erfolgt.
  19. Feinbohrwerkzeug nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß als Kühlmittel eine Flüssigkeit verwendet wird.
  20. Feinbohrwerkzeug nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß als Kühlmittel Luft verwendet wird.
  21. Feinbohrwerkzeug nach einem der Ansprüche 10 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Stift (66) des Verstellrings (59) eine Betätigungseinrichtung angreift.
  22. Feinbohrwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Feineinstellung durch einen mit dem Werkzeug (1) verbundenen Steuer- bzw. Regelkreis mit integrierter Meßstation erfolgt, der bei festgelegtem Stift (66) eine entsprechende Drehung der Arbeitsspindel hervorruft.
  23. Feinbohrwerkzeug nach Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstelleinrichtung (57) manuell betätigbar ist.
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